一种周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED制造技术

本实用新型专利技术公开了一种周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED。该新型的纳米结构LED包括：衬底；形成于该衬底上的非掺杂GaN层；形成于该非掺杂GaN层上的n掺杂GaN层；形成于该n掺杂GaN层上的多量子阱层；形成于该多量子阱层上的p掺杂GaN层；形成于该p掺杂GaN层上的ITO透明电极层；形成于该ITO透明电极层上的纳米结构，该纳米结构包括PS纳米球及镀在该PS纳米球上的ITO层。本实用新型专利技术提供的周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED，可以提高LED的出光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED
本专利技术涉及一种发光二极管，属于半导体元器件制备
，特别是涉及一种周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED。
技术介绍
LED照明以其绿色节约、寿命长、响应速率快和耐震动等优点，已取代白炽灯和荧光灯，成为新一代的光源。然而，由于氮化物LED半导体材料与空气具有较大的折射率差，只有少数的光子能逃逸到空气中，大多数其他的光子在界面发生全反射，无法逃逸出半导体材料内部，这使得LED的发光依然较低。全反射使得LED产生的光子不能逃逸到空气中，入射角超过临界全反射角的光子会在LED内部来回反射，直至光子能量转化为LED的内能，使LED过热，寿命缩短，光提取效率大大下降。因此，提高LED光提取效率的研究具有一定的意义。研究表明，在LED的出光面制备纳米结构可以破坏材料界面的全反射，能有效地提高LED的萃取效率。常规LED芯片的最外层是ITO透明电极材料，比较常见的方法是利用刻蚀的方法在ITO层制备纳米结构。然而，近年来ITO透明电极越做越薄，一般为100nm以下，很难利用刻蚀的方法在ITO透明电极的表面制备纳米结构。因此，如何才能在薄ITO透明电极的表面制备纳米结构LED是所属领域技术人员急需解决的技术难题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED，通过渐变折射率介质减少菲涅耳透射损耗，设计折射率渐变分层的纳米结构，不同光波段的LED使用不同直径的纳米结构，可以提高传统LED芯片的出光效率。<br>为了解决现有技术存在的问题，本技术所采用的技术方案如下：一种周期性的折射率分层渐变的纳米结构发光二极管(LED)。该新型的LED结构包括衬底；形成于该衬底上的非掺杂GaN层；形成于该非掺杂GaN层上的n掺杂GaN层；形成于该n掺杂GaN层上的多量子阱层；形成于该多量子阱层上的p掺杂GaN层；形成于该p掺杂GaN层上的ITO透明电极层；形成于该ITO透明电极层上的纳米结构；所述纳米结构包括PS纳米球及在PS纳米球上的ITO层。上述周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED，所述纳米结构为PS纳米球上镀ITO材料的球形阵列，所述纳米结构的每个纳米球的直径为200nm-1.5um之间。上述周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED，所述聚苯乙烯PS材料排列在ITO透明电极层表面，所述聚苯乙烯PS纳米球形阵列具有周期性。上述周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED，所述纳米结构的折射率在PS纳米球与ITO之间，所述纳米结构的折射率渐变分层。借由上述技术方案，本技术具有的优点和有益技术效果是：本技术聚苯乙烯PS纳米球的直径在200nm-1.5um之间，可以大批量生产，是一种新型微纳结构LED。本技术提供的周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED，可以提高LED的出光效率。附图说明图1为本技术周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED的一示意图；图中，101：衬底；102：非掺杂GaN；103：n掺杂GaN；104：多量子阱；105：p掺杂GaN；106：ITO透明电极；107：p厚金属电极；108：n厚金属电极；111：PS纳米球；112：镀在PS纳米球上的ITO层。图2是实施例的样品电镜图，在透明电极ITO的表面制备400nm的PS球，然后倾斜60°沉积300nm厚的ITO所得的折射率分层的纳米结构图。图3是实施例的样品电镜图，在透明电极ITO的表面制备600nm的PS球，然后倾斜60°沉积300nm厚的ITO所得的折射率分层的纳米结构图。图4是实施例的样品电镜图，在透明电极ITO的表面制备800nm的PS球，然后倾斜60°沉积300nm厚的ITO所得的折射率分层的纳米结构图。具体实施方式下面通过具体较佳实施例结合附图对本技术做进一步详细说明，但本技术并不仅限于以下的实施例。本技术公开了一种发光二极管(LED)芯片表面周期性的折射率分层渐变的纳米结构。该发光二极管(LED)纳米结构包括LED本体，所述LED本体依次包括衬底、非掺杂GaN层、n掺杂GaN层、多量子阱层、p掺杂GaN层、ITO透明电极层和纳米结构层，所述的纳米结构包括PS纳米球以及镀在PS纳米球上的ITO层。实施例1一种周期性的折射率分层渐变的纳米结构发光二极管(LED)，其结构包括：衬底101，形成于该衬底101上的非掺杂GaN层102；形成于该非掺杂GaN层102上的n掺杂GaN层103；形成于该n掺杂GaN层103上的多量子阱层104；形成于该多量子阱层104上的p掺杂GaN层105；形成于该p掺杂GaN层105上的ITO透明电极层106；形成于该ITO透明电极层106上的纳米结构。该纳米结构包括PS纳米球111、以及镀在该PS纳米球111上的ITO层112。本技术实施例提供的周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED，可以提高LED的出光效率。该新型LED结构可以是不同发光波长的LED，根据LED芯片的发光波长，可以选择合适的PS纳米球。本技术提出的纳米结构，能有效提高不同发光波长的出光效率。例如，对于近紫外、蓝光LED，可以选择直径约为450nm的小球；对于绿光的LED，可以选择直径约为550nm的小球。对于红光的LED，可以选择周期为650nm的小球。选择合适的PS纳米球，分布在ITO电极层表面形成周期性的PS纳米球阵列。该PS纳米球阵列表面镀有一层ITO，该PS纳米球与该ITO层形成混合介质，其折射率在PS纳米球与ITO之间，形成折射率渐变的分层纳米结构。如图1所示，镀好透明电极的LED基片的结构如下：在蓝宝石衬底101上沉积一层非掺杂GaN102，再生长一层n掺杂GaN103，然后生长多量子阱104，最后生长p掺杂GaN105，然后蒸镀60-100nm的ITO透明电极层。本技术的纳米LED结构无需刻蚀工艺的方法，在LED的透明电极层制备纳米结构，并且该纳米结构存在折射率渐变分层的优点，该纳米结构可以破坏LED材料的全反射，增大光输出临界角，而渐变折射率介质减少菲涅耳透射损耗，从而提高LED芯片的出光效率。为了表明该方法的有效性，图2-4分别表示实验中所得的电镜图。图示结果表明，该方法能在LED的透明电极层有效地制备折射率分层的纳米结构。图2是实施例的样品电镜图，在透明电极ITO的表面制备400nm的PS球，然后倾斜60°沉积300nm厚的ITO所得的折射率分层的纳米结构图。图3是实施例的样品电镜图，在透明电极ITO的表面制备600nm的PS球，然后倾斜60°沉积300nm厚的ITO所得的折射率分层的纳米结构图。图4是实施例的样品电镜图，在透明电极ITO的表面制备800nm的PS球，然后倾斜60°沉积300nm厚的ITO所得的折射率分层的纳米结构图。综上所述，本技术主要提供一种折射率渐变分层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED，其特征在于其包括：衬底；形成于该衬底上的非掺杂GaN层；形成于该非掺杂GaN层上的n掺杂GaN层；形成于该n掺杂GaN层上的多量子阱层；形成于该多量子阱层上的p掺杂GaN层；形成于该p掺杂GaN层上的ITO透明电极层；形成于该ITO透明电极层上的纳米结构，该纳米结构包括PS纳米球及镀在该PS纳米球上的ITO层。/n

【技术特征摘要】
1.一种周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED，其特征在于其包括：衬底；形成于该衬底上的非掺杂GaN层；形成于该非掺杂GaN层上的n掺杂GaN层；形成于该n掺杂GaN层上的多量子阱层；形成于该多量子阱层上的p掺杂GaN层；形成于该p掺杂GaN层上的ITO透明电极层；形成于该ITO透明电极层上的纳米结构，该纳米结构包括PS纳米球及镀在该PS纳米球上的ITO层。


2.如权利要求1所述的周期性的折射率分层渐变的纳米结构LED，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈湛旭，丁润宏，万巍，陈泳竹，
申请(专利权)人：广东技术师范大学，
类型：新型
国别省市：广东;44